二阶高通滤波器的设计

二阶无源高通滤波器设计 一：实验目的 设计、焊接一个二阶高通滤波器，要求：截止频率为1KHz。 二：实验原理

利用电容通高频阻低频的特性，使一定频率范围内的频率通过。从而设计电路，使得高频率的波通过滤波器。

三：实验步骤

1：设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功能实现。 2：先定电容，挑选合适的电阻，测量电阻的真实值，再到仿真电路 替换掉原来的电阻值，不断挑选电阻，找到最逼近实验结果

的值

3：根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测， 分别挑选频率为100hz、1khz、10khz的电源进行输入检测，

观察输出的波形，并进行实验记录 四：实验电路

图1.1仿真电路设计

图1.2电路波特图

五：实验测量

对于一阶无源RC滤波器电路，我们100hz，1khz，10khz三种不同正弦频率信号检测，其仿真与实测电路图如下：

图1.3 f=100Hz 时正弦信号仿真波形图

图1.4 f=100Hz 时正弦信号实测波形图 表1 f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表

分析：由图1.3的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知，输入频率为100Hz的正弦信号时，该信号不能够通过，输

入输出波形间有较大相位差和较大衰减。仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。

图1.5 f=1000Hz 时正弦信号仿真波形图 数据项目 输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差

仿真电路 169.706 9.967 24.622 0.614π

实测电路 0.460 0.036 22.129 0.500π

图1.6 f=1kHz 时正弦信号实测波形图

表2 f=1kHz时实测结果与仿真数据对比表

分析：由图1.5的仿真波形与图1.6的实测电路波形和表2中的数据可知，输入频率为1kHz的正弦信号时，该信号能够通过，输入

输出波形间有一定的相位差和衰减。仿真和实测数据间存在误差，误

由Z平面零、极点位置设计简单一阶、 二阶滤波器探讨

摘要 数字滤波器是工程领域中一种非常重要的器件，它可以将输入信号的某些频率成分或者某个频带进行压缩、放大，从而改变输入信号的频谱结构，因此，数字滤波器也可以说是一个频率选择器。我们平时所接触到的最基本、最常见的滤波器就是简单一阶、二阶数字滤波器。在之前的学习中，我们已经讨论过z平面零极点是如何影响系统的频率响应的，在本文中，我们将着重探讨如何根据需求放置零极点来设计简单的一阶、二阶滤波器。

关键词 z平面；零点；极点；一阶滤波器；二阶滤波器

1 零极点与滤波器性质

通过之前的学习我们知道，对于系统函数为

的某系统，其频率响应可以表示为

其中，K为实数，为H（z）的M个零点，为H（z）的N各极点。当N>M时，H（z）在零点有N-M重零点；当N

对于单位圆附近的零点而言，当越靠近单位圆，在该处的形成的波谷就越低，当零点在单位圆上，则此频率点上值为0。对于单位圆附近的极点而言，若极点越靠近单位圆，则波峰越尖锐。但极点不能再单位圆上，否则系统处于临界稳定状态，不应采用。

因此，在设计简单滤波器时，零极点放置的基本原理是：極点放置在要加强的频率附近（单位圆内），极点越靠近单位圆，频率响应的峰值越高；零点放置在要减弱的频率附近，零点越靠近单位圆，频率响应的谷值越小。另外还有两个约束条件：①所有极点必须在单位圆内，以保证滤波器因果稳定；②所有零极点必须共轭成对，或者是实数，以保证滤波器的系数是实数[1]。

2 简单一阶滤波器

简单一阶数字滤波器具有一个极点，零点可以有一个也可以没有。零极点的分布如图所示。

图1（a）的极点在处，这是一个低通滤波器。图1（b）在处增加了一个零点，进一步减弱了的幅度。如果将图1（a）和（b）的零极点旋转180°，则得到图1（c）和（d）形成高通滤波器。

假设0

下面再将零极点的作用结合起来考虑，假设系统函数为 式中，0

当a=0.8，b=-1，0，0.7时，幅度特性如图三所示。

电子技术课程设计报告

（二阶RC有源滤波器的设计）

】

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目 录

第一章 设计任务与要求……………………………………………………………3

设计任务……………………………………………………………………3

设计要求……………………………………………………………………3

第二章 设计方案……………………………………………………………………3

总方案设计…………………………………………………………………3

方案框图……………………………………………………………3

(

子框图的作用………………………………………………………3

方案选择……………………………………………………………4

第三章 设计原理与电路……………………………………………………………6

单元电路的设计……………………………………………………………6

原理图设计…………………………………………………………6

滤波器的传输函数与性能参数……………………………………8

元件参数的计算……………………………………………………………10

二阶低通滤波器……………………………………………………10

[

二阶高通滤波器……………………………………………………10

二阶带通滤波器……………………………………………………10

二阶带阻滤波器……………………………………………………11

元器件选择…………………………………………………………………11

工作原理……………………………………………………………………12

第四章 电路的组装与调试…………………………………………………………12

MultiSim电路图……………………………………………………………13

MultiSim仿真分析…………………………………………………………15

- 1 -

高通滤波器的设计

专 业： 应用电子技术

班 级： 2010级 （1）班

学 号： 201030210105

姓 名： 焦义强

指导老师： 黄磊

- 2 - 目 录

前 言 ....................................................................................................................... - 3 -

第一章 设计任务 ............................................................................................... - 4 -

1.1 设计任务及要求......................................................................................... - 4 -

1.2 设计目的..................................................................................................... - 4 -

第二章 滤波器的基本理论 ............................................................................. - 4 -

2.1滤波器的有关参数...................................................................................... - 4 -

2.2有源滤波和无源滤波.................................................................................. - 6 -